XI Congreso de SEAE: «Agricultura ecológica familiar». Vitoria-Gasteiz (Álava), 1-4 octubre 2014

Sostenibilidad y compostaje de residuos ganaderos *

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Brea C , Neira X , Cuesta T

* Asesor AE. Lugo ** Subarea Hidráulica. PROEPLA- EPS de Lugo. USC 27002 Lugo Tno.; 982823257 E-mail: [email protected]

RESUMEN Con una inversión total de 450 millones de euros, con 89 de ayudas públicas, y la generación de mil puestos de trabajo directo desde el año 2014 hasta el 2020 constituyen las principales magnitudes que maneja la Estrategia Integral del Impulso de la Biomasa Forestal en Galicia 2014-2020, que impulsa la Xunta de Galicia. Se pretende utilizar los residuos forestales para generar calor mediante la combustión. Con la aportación de 275.000 t/año de biomasa que se prevé conseguir con esta estrategia, se evitaría la emisión a la atmósfera de 246.000 t/año de CO2. Desde el ámbito científico, académico y profesional se hace notar el notorio descenso de los niveles de materia orgánica de los suelos en Galicia, con sus múltiples consecuencias. Los residuos ganaderos de las granjas compostados con biomasa forestal resultan un adecuado modo de restituir estos niveles de materia orgánica (MO) a los suelos, además de contribuir al secuestro de carbono (C). Se pretende, con datos referidos a granjas de bovino en Ourense, demostrar que esta práctica resulta muy adecuada desde el punto de vista de la sostenibilidad. Los resultados nos indican que el compostaje es una opción comparable, en lo económico, a la opción de generar energía y, ambientalmente, una estrategia sustancialmente más favorable. Palabras clave: Eficiencia energética, rendimiento económico, compostaje, residuos ganaderos, biomasa forestal, sostenibilidad

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INTRODUCCIÓN Por diversos gobiernos de la Unión Europea, el español incluido, se viene promoviendo la combustión de biomasa como una de las principales fuentes de energía renovable. Esta combustión es considerada neutral a efectos de emisión de CO2 a la atmósfera. De este modo comienzan a implantarse, con significadas ayudas públicas, centrales de combustión para uso energético. La consideración de esta biomasa como residuos finales, entendidos como residuos sin otro posible aprovechamiento que el energético, favorece su implantación. Es cierto que el aprovechamiento térmico, i n c l u so eléctrico, de la biomasa residual no encuentra trabas de eficiencia energética como ocurre con los biocombustibles. Al tratarse fundamentalmente de residuos agrícolas y ganaderos, es decir, un subproducto de otra actividad previa, no se les computa consumo energético, en todo caso su quema representaría un balance positivo. Estrategias de impulso a la biomasa: caso de Galicia El discurso del Gobierno de la Xunta de Galicia en su Estrategia de Impulso a la Biomasa 2014-2020 prevé una movilización de 450 M€ en inversiones hasta el año 2020, ayudas directas que superan los 89 millones de euros y la generación de 1.000 puestos de trabajo, con el objetivo de potenciar “una nueva industria al servicio de la recuperación económica” , creando “una auténtica industria de la biomasa en Galicia”, una actividad empresarial “puntera” que nos permita ser “líderes y referentes” en esta materia a nivel estatal y que está en consonancia con los objetivos de la Estrategia de Especialización Inteligente (RIS3). El fundamento de “la oportunidad de una energía limpia”, una energía capaz de reducir la dependencia energética de Galicia de los derivados del petróleo; de mejorar la gestión y el rendimiento de los montes gallegos, contribuyendo a la prevención de incendios forestales; de impulsar el ahorro y la eficiencia energética en familias, empresas y organismos oficiales en hasta 70 M€ /año; y de proteger el medio natural, con la consiguiente reducción de 2

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emisiones de CO2, así, con la valorización de 275.000 toneladas por año de biomasa que se prevé conseguir con esta estrategia se evitaría la emisión a la atmósfera de 246.000 toneladas de CO2 anualmente. Estrategias de impulso a la biomasa: compostar Es preciso atender a las razones de índole edafo-agronómico que cobran toda su naturaleza en un territorio, como el Ibérico, donde la pérdida de materia orgánica y erosión de los suelos, muy ligada a la pérdida de materia orgánica, avanza cada día. Se viene reclamando para estos residuos otro destino, como así aconteció en los simposios, organizados por SEAE, sobre compostaje y utilización en agricultura ecológica (2009) y compostaje y uso de la energía (2011). Ese destino pasa por restituirlos a los suelos, bien directamente, bien como compost, como el mejor medio de aminorar los procesos erosivos y atenuar, o mejorar, la alarmante pérdida de materia orgánica que se está produciendo en los suelos ibéricos. La formulación es simple, nada mejor que los propios residuos agroganaderos y forestales para contribuir a cerrar los ciclos de materiales de las actividades agrosilvoganaderas que con los residuos de propios materiales previamente extraídos. Además en un territorio, como el español, donde unos 25 millones de ha del territorio constituyen la superficie agraria útil, y donde la erosión es un problema común en mayor o menor cuantía y donde la materia orgánica no abunda en la franja meridional y mediterránea, es muy cuestionable destinar la biomasa a la combustión. El uso energético de la biomasa minora, o excluye, su aprovechamiento en forma de compost. De este modo ¿qué otra opción ventajosa tenemos para abastecernos de materia orgánica? ¿quizá a partir de residuos ganaderos?

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JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS Aguilera, E. et al. (2013), refieren el altísimo secuestro de C observado en los suelos tratados (aportes > 10 t de MO). Refieren en su estudio que es la combinación de aportes y buenas prácticas lo que generará los mejores resultados. Los sistemas en ecológico, por su manejo y los aportes de MO que prescribe, reflejan una elevada acumulación de C en su comparación con el manejo convencional.

También se ha observado que la intensificación en

ecológico supone, por lo general, mayor secuestro de C. El objetivo de este trabajo consiste en el análisis de los datos de producción de energía eléctrica con residuos agrícolas, paja de cereal en este caso, y comparar los resultados con la opción de compostar esos residuos de paja de cereal con deyecciones de bovino y aportarlos, una vez compostados, a los suelos de cultivo METODOLOGÍA Y FUENTES UTILIZADAS Los datos son obtenidos de los principales parámetros que definen las instalaciones tipo de aprovechamiento eléctrico de la biomasa. En la Figura 1 se detallan los componentes fundamentales de una planta de biomasa de generación eléctrica. Tanto las instalaciones, equipamiento y demandas de materia prima y elementos adicionales para el proceso son importantes. Se enumeran los principales elementos, y procesos en los que están implicados, de una planta de biomasa para la producción de electricidad  Almacenes de biomasa –con sistema de pretratamiento si es requerido-.  Sistema de alimentación de biomasa  Sistema de combustión  Equipo de tratamiento de inquemados  Equipo de filtrado de gases

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 Equipo de captación de agua  Equipo de depuración de agua  Turbinas  Condensador  Alternador  Equipo de evacuación de electricidad/conexión red eléctrica  Sistemas de refrigeración  Sistema de control  Otros elementos (depósitos, tuberías, bombas…) En la Figura 2 se puede observar el proceso de compostaje, explicitando las entradas y salidas de materiales después del proceso RESULTADOS En el Cuadro 1 se muestran una serie de datos generales, energéticos y económicos referidos a centrales de biomasa para la generación eléctrica en base a paja de cereal, para que sea más comparable con los residuos de biomasa que utilizaremos en la elaboración de compost. En el cuadro citado el consumo energético de la construcción de un edificio debe ser obtenido a partir de la medición de todos los materiales usados en la construcción de los mismos, de la cuantificación del tiempo de uso de la maquinaria para la manipulación y el transporte de los materiales en obra, así como la mano de obra utilizada en este proceso. Careciendo del detalle de las unidades de obra, se ha considerado en cada dependencia el material de obra predominante en la construcción de la misma. En el cuadro 2 se presenta un análisis parcial, a falta de datos energéticos, de lo que supone la utilización de los residuos de paja de cereal, utilizado como cama, en una granja de bovino. De la lectura del Cuadro 1 se infiere que las repercusiones de utilización de paja de cereal como combustible para la obtención de energía en centrales 5

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de biomasa contemplan aspectos energéticos y económicos que deben ser valorados. En el tema energético es preciso reparar en una serie de factores que merman su rendimiento, estos son: las fuentes de provisión de paja de cereal, y su distancia media a la central con la necesidad de disponer de una importante red de puntos de acopio –de 300 a 500 en el caso de Sangüesa- antes de distribuir la paja hasta el almacén de la central – con media de 40 camiones diarios-; la notable componente energética que representa la construcción y el equipamiento de la planta de biomasa;

la importante dependencia del

suministro de agua que es preciso captar, elevar y depurar. En el tema energético se puede valorar

la riqueza de elementos

fertilizantes del compost y su repercusión energética –datos en curso-, y compararlos con el valor energético de los fertilizantes químicos que incluya el gasto de fabricación más el contenido energético del producto, y que Naredo y Campos (1980), estiman en 19.120 kcal/kg de elemento puro de nitrógeno (N), 3.346 kcal/kg de fósforo (P), y 2.151 kcal/kg de potasio (K). En el aspecto económico se puede observar, de las lecturas de los Cuadros 1 y 2, que en términos económicos la elaboración de compost posee unas rentabilidades equiparables a la utilización de la paja de cereal como combustible. Además, si el producto compost se “acaba” un poco más de lo indicado (envasado en sacos de

menor

volumen y distribuido en tiendas

especializadas), tiene un potencial de rentabilidad económica sustancialmente mayor.

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CONCLUSIONES La opción de quemar biomasa, agrícola o forestal, para la obtención de energía, y el apoyo que está recibiendo por parte de las administraciones con ayudas para la construcción de las centrales o la prima al kWh obtenido, están limitando otras opciones como la de utilizar estos residuos de biomasa para la elaboración de compost. Los datos obtenidos nos muestran que, económicamente, la opción de compostar puede, en caso de comercializar el compost, representar unos ingresos económicos por tonelada de residuo equiparables, y con posibilidades de mejorarlos, frente a la opción de usarlos para la combustión. En lo referente al secuestro de C, la comparación entre cada una de las opciones, es netamente superior en el caso de compostar estos residuos, con un balance positivo, frente a un balance neutro, o incluso ligeramente negativo si consideramos las emisiones del transporte en camiones de la paja de cereal desde los campos de cultivo y puntos de acopio hasta el edificio de la central de biomasa.

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BIBLIOGRAFÍA Aguilera, E., Lassaletta, L., Gattingerd , A., Gimeno, B. 2013. Maaging soil carbon for climate change mitigation and adaptation in Mediterranean cropping systems: A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment. Volumen 168,Pag. 25–36 Naredo, J. M.; Campos, P.1980. La energía en los sistemas agrarios. Agricultura y Sociedad. Secretaria General Técnica del Ministerio de Agricultura y Pesca, nº 15. Pag 153-256 VV.AA. 2009. Compostaje: la salud de la tierra. Utilización en agricultura ecológica, Actas I Simposio de Compostaje. Ed. SEAE. Lugo. 173 pp VV.AA. 2011. Compostaje, salud del suelo y uso de la energía en el mundo rural. Simposio de Compostaje. Ed. SEAE. Lugo. 179 pp.

Actas II

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ANEXO 1: FIGURAS

Figura 1. Esquema de una planta de biomasa para generación eléctrica

Figura 2. Proceso de compostaje: balance entradas/salidas

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Figura 3. Planta de biomasa para la combustión de paja en Sangüesa Fuente: Acciona

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ANEXO 2: CUADROS Generación eléctrica con paja de cereal: ejemplo central biomasa de Sangüesa a) Datos generales Potencia eléctrica instalada 25 MW Producción eléctrica 200 GWh/año Material combustión 160.000 t paja cereal/año Porcentaje de residuos (5% combustible) 8.000 t/año Emisión de CO2 (evitado emitir) 192.000 t Inversión

50 M€

Creación de empleo

100 empleos, directos e inducidos 20 años

Vida útil

b) Datos energéticos de producción y construcción de la planta planta Producción planta 200 GWh/año · 3600 GJ/GWh

720.000 GJ

Producción (GJ) por t de paja 2

4,5 GJ

2

4.600 m almacén x 2.700 MJ/m (predominio: base ladrillo+hormigón) 2 2 1.619 m caldera x 180.000 MJ/m (predominio: acero) 2

2

800 m turbina x 180.000 MJ/m (predominio: acero) 2

12.420 GJ 291.420 GJ 144.000 GJ

2

1.280 m edificio turbina + edificio oficinas x 20.000 MJ/m (predominio: base ladrillo+hormigón+policarbonato) Total (GJ) construcción planta

25.600 GJ 473.440 GJ

Total (GJ) construcción repercutidos por t paja (20 años vida útil planta) Energía fabricación equipos recogida paja (MJ / veh) = 31,2(MJ / kg) x 60.000 kg de peso maquinaria ( 2 empacadoras, 3 tractores 80, 115 y 175 CV, 1 rastrillo, 1 remolque autocargador)

0,1479 GJ

Energía fabricación equipos por t paja (10 años vida útil) Transporte paja en camión (40 camiones/día x 60 km) 720.000 km/año Total GJ/t repercutidos por transporte paja

0,0017 GJ

Balance producido vs. consumido por t paja

1.872 GJ

8.644 GJ 0,054 GJ 4,296 GJ

c) Datos económicos 200.000 MWh/año x 131 €/MWh

26.200.000 €

Precio energía por t paja

163,75 €

Amortización instalación y maquinaria por t

24,625 €

Operación y mantenimiento por t paja

16,25 €

Precio t paja en planta

40 €

Salarios e impuestos por t paja

30 €

Energía para autoconsumo central por t de paja

20 €

3

5€

Agua (800.000 m ), captación y depuración por t de paja Balance económico por t de paja

27,87 €

Cuadro 1. Generación eléctrica con paja de cereal: ejemplo central biomasa de Sangüesa

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Generación eléctrica con paja de cereal: ejemplo central biomasa de Sangüesa a) Datos generales 2 Alojamiento ganadero de 1200 m y 180 reses 1 t paja/año de cama + 9 t deyecciones bovinas 5 t /año compost Nº horas trabajo año: 2 personas x 2 h/semana x 52 208 h/año semanas /año Inversión 200.000 € Creación de empleo

2 empleos a tiempo parcial

Vida útil

20 años

b) Datos económicos 3

1 t paja  1 m compost en venta

80 €

Precio t paja en granja (incluye recogida y transporte)

40 €

Salarios e impuestos por t paja

5€

Utilización maquinaria y amortización

5€

Balance económico por t de paja

30 €

Cuadro 2. Elaboración de compost con residuos animales y paja de cereal

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